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2ª Série Ensino Médio

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C E E S V O

Centro Estadual de Educação Supletiva de Votorantim

Biologia – Ensino Médio – 2ª série Principais assuntos abordados: � Ácidos nucléicos, DNA e RNA. � Evolução. � Teoria de Lamarck e Darwin. � Moderna teoria sintética da evolução, neodarwinismo. � As bases da hereditariedade. � Transgênicos. � Introdução a Ecologia. � Teia alimentar. � Cadeia alimentar. � Poluição. � Efeito estufa. � Camada de ozônio. � Chuva ácida.

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Ácidos nucléicos O DNA, vamos estudar essa estrutura tão importante. O núcleo é uma estrutura que não aparece em algumas células, como as bactérias, por exemplo. Apesar disso, nas células em que o núcleo aparece, ele é considerada a principal estrutura, o centro de comando da célula. Isto porque, no núcleo se encontra a cromatina. A cromatina, ao microscópio, apresenta-se como um amontoado de fios embaralhados dentro do núcleo ou no citoplasma da célula. Cada um desses fios recebe o nome de cromátide, ou cromossomo, conforme o momento da vida em que a célula se encontra. Cada cromátide ou cromossomo é na verdade uma fita formada pela substância denominada DNA. E o DNA de cada cromátide ou cromossomo é divido em trechos chamados gens ou genes. Nos genes estão as informações necessárias para que as células produzam todas as proteínas fundamentais para sua vida. Dessa forma, os genes controlam o funcionamento do corpo todo e são responsáveis por todas as características de um ser vivo. Além disso, os genes passam de pais para filhos, através do processo chamado hereditariedade. É por isso que os seres vivos sempre apresentam características semelhantes às dos seus pais. Observe a cromatina no núcleo.

O funcionamento do DNA O DNA é uma substância complexa. Ela é formada pela união de vários nucleotídeos. Os nucleotídeos, por sua vez, são formados por três tipos de substâncias:

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� uma desoxirribose (um tipo de açúcar); � uma base nitrogenada (substância que contém o elemento nitrogênio);

� uma radical fosfato

(substância que contém o elemento fosfato).

O nome DNA, ou ADN, é uma sigla. Esta sigla significa Ácido Desoxirribonucléico (por causa do açúcar desoxirribose). No DNA, a desoxirribose e o fosfato são sempre iguais. Porém, as bases nitrogenadas podem ser de quatro tipos diferentes:

A Adenina, representada pela letra A; A Guanina, representada pela letra G; A Citosina, representada pela letra C; A Timina, representado pela letra T. A Adenina e a Guanina são conhecidas como Purinas. A Citosina e a Timina são conhecidas como Pirimidinas.

Para formar o DNA, os nucleotídeos se ligam pelas bases. Porém, a Adenina só se liga com a Timina. E a Guanina só se liga com a Citosina. A forma de uma fita de DNA é parecida com a forma de uma escada meio torcida. Nesta escada, o corrimão é formado pelo fosfato e pelo açúcar. Os degraus são as bases nitrogenadas. Cada metade da fita de DNA é chamada de cadeia de DNA. Quando chega a hora da célula se dividir em duas, ocorre a duplicação do DNA. Durante a duplicação, a “escada” de DNA se abre. Então, outros nucleotídeos que estavam livres dentro do núcleo vão se ligando nas bases que ficam livres. Dessa forma, de uma cadeia de DNA surgem duas cadeias novas idênticas.

DNA é uma sigla que significa ácido desoxirribonucléico. A sigla DNA é formada da escrita em inglês – Deoxyribo Nucleic Acid. Em português a sigla seria ADN, que também é utilizada.

Observe nos esquemas do DNA as bases nitrogenadas, as pentoses e os fosfatos.

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DNA T – Timina A – Adenina C – Citosina G –

RNA U – Uracila A – Adenina C – Citosina G - Guanina

Observe como se dá a ligação entre as bases: DNA A timina liga-se somente com a adenina e vice-versa A guanina liga-se somente com a citosina e vice-versa RNA A uracila liga-se com a adenina e vice-versa A guanina liga-se somente com a citosina e vice-versa

Molécula de DNA compare com o modelo. A G T T C C A G A G T

RNA e a produção de proteínas. RNA é um outro tipo de ácido nucléico; é o ácido ribonucléico ou simplesmente RNA. A SIGLA RNA vem do inglês Rib Nucleic Acid. Na nossa língua portuguesa usamos ARN. Da mesma forma que o DNA, o RNA é formado por uma sucessão de nucleotídeos, também formados de ácidos fosfóricos, açúcar e uma base nitrogenada. Para que a célula produza proteínas a partir do DNA, é necessária a participação de uma outra substância. O RNA é encontrado como principal formador do nucléolo, que é uma região especial dentro do núcleo. Existem algumas diferenças importantes entre o DNA e o RNA. No RNA o açúcar não é a desoxirribose. É a ribose. No RNA não existe a base Timina. No lugar dela aparece a base Uracil ou uracila, representada pela letra U. O RNA não é uma cadeia dupla como o DNA . O RNA é uma cadeia simples. É como se tivéssemos apenas a metade da escada. O RNA se forma a partir do DNA, como uma cópia invertida do DNA. Existem três tipos diferentes de RNA. O RNA mensageiro, indicado por RNA-m; O RNA transportador, indicado por RNA-t; O RNA ribossômico, indicado por RNA-r. Bases nitrogenadas são as seguintes:

FAÇA TUDO O QUE SEU MESTRE MANDAR. E quem é o mestre? Tenho certeza que você sabe a resposta: é o DNA. É a partir dele que se inicia um dos processos mais importantes dos seres vivos: a síntese protéica. Ela começa com o rompimento de um trecho da fita dupla do DNA. Isso significa que aquele pedaço, que contém aquelas informações deve ser copiado. Esse serviço deve ser

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realizado pelo RNA, mais precisamente o RNA – mensageiro. Ele copia a seqüência num processo chamado de transcrição. Ele leva o DNA para fora do núcleo da célula. Chegando ao citoplasma ( região da célula fora do núcleo ), o RNAm prende-se a um ribossomo (organela da célula), formado de RNA- ribossômico. O RNAr vai percorrendo o fio de RNAm como uma pérola em um fio de colar, lendo os nucleotídeos de 3 em 3. Cada uma dessas trinas é denominada de códon e corresponde a um aminoácido constituinte da proteína formada. Mas de onde vem esses aminoácidos? Eles estão livres no citoplasma e são captados por um outro tipo de RNA: o RNA – transportador ou RNAt. Observe a figura a seguir e acompanhe os passos que descrevemos. A TRADUÇÃO DO RNAm PELO RNAt E O TRANSPORTE DE AMINOÁCIDOS PELO RNAt Com o estudo dessas bases nitrogenadas o homem vem pesquisando e alterando a estrutura de alguns seres vivos. A pesquisa genética é tanta que hoje está chegando até as nossas mesas. Estamos falando dos famosos alimentos transgênicos. Mas, o que é genoma? O genoma corresponde ao conjunto de genes que contém as informações que determinam uma espécie. Esses genes são distribuídos ao longo do DNA da espécie. No início do ano 2000, foi anunciado o término do sequenciamento completo do DNA humano, que estabeleceu a identificação de 3,2 bilhões de pares de bases do DNA. Esse projeto foi chamado de Projeto Genoma Humano e foi iniciado em 1986 pelo governo norte-americano. Juntamente com o Projeto Genoma Humano, vários outros sequenciamentos de genomas foram ocorrendo: bactérias, plantas, fungos e animais.

Organismos ou alimentos transgênicos são aqueles que tiveram o seu genoma modificado, por meio de genes vindos de outras espécies.

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Ao lado temos o cariótipo (conjunto de cromossomos) de um homem, temos 22 pares de cromossomos autossômicos e

um par de cromossomos sexuais, XY.

De forma simples, podemos dizer que genoma é o código genético do ser humano, ou seja, o conjunto dos genes humanos. No material genético podemos obter todas as informações para o desenvolvimento e funcionamento do organismo do ser humano. Este código genético está presente em cada uma das células humanas. Qual é a importância disso? A partir dessas informações, será possível

identificar os genes e entender o que fazem ou produzir drogas que atuem sobre eles. Por meio da manipulação genética, podemos obter hormônios, como a insulina, ou aumentar a eficiência das drogas existentes hoje. Saiba mais!

Depois de estudarmos a característica fundamental de um ser vivo, estudaremos como esse ser vem mudando no decorrer do tempo. Para começar este estudo vamos definir alguns conceitos básicos para a compreensão dos próximos que virão.

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O que é a evolução? Evolução é o processo através no qual ocorrem as mudanças ou transformações nos seres vivos ao longo do tempo, dando origem a espécies novas. Desde cedo os homens tiveram a curiosidade de saber qual a origem da vida e também como e porque existem hoje no planeta tantas formas de vida tão diferentes entre si. As idéias a respeito podem ser agrupadas em duas grandes linhas de raciocínio: o FIXISMO e o EVOLUCIONISMO. A teoria fixista está relacionada diretamente com as explicações religiosas para a origem e diversidade dos seres vivos. Segundo essa teoria, os seres vivos em nosso planeta teriam sido criados já com as formas e variedades atuais, por uma ou mais forças superiores, ou seja, um ou mais deuses. Entre os cientistas, porém, com algumas variações, aceita-se hoje a explicação evolucionista para justificar a diversidade da vida na terra. Dentro dessa linha de raciocínio, todos os seres que existem hoje teriam surgido de ancestrais em comum, a partir de um de um processo de evolução, ou seja, de transformação e adaptação. O evolucionismo ganhou impulso com as teorias de Lamarck e Charles Darwin. Estudo dos fósseis. A Terra originou-se a cerca de 4,6 bilhões de anos, as bactérias datam aproximadamente 3,5 bilhões de anos. É considerado fóssil qualquer indício da presença de organismos que viveram em tempos remotos da Terra. As partes duras do corpo dos organismos são aquelas mais freqüentemente conservadas nos processos de fossilização, mas existem casos em que a parte mole do corpo também é preservada. Dentre estes podemos citar os fosseis congelados, como, por exemplo, o mamute encontrado na Sibéria do norte e os fosseis de insetos encontrados em âmbar. Neste último caso, os insetos que penetravam na resina pegajosa, eliminada pelos pinheiros, morriam, A resina endurecia, transformando-se em âmbar, e o inseto aí contido era preservado nos detalhes de sua estrutura. Também são considerados fósseis impressões deixadas por organismos que viveram em eras passadas, como, por exemplo, pegadas de animais extintos e impressões de folhas, de penas de aves extintas e da superfície da pele dos dinossauros. A importância do estudo dos fósseis para a evolução está na possibilidade de conhecermos organismos que viveram na Terra em tempos remotos, sob condições ambientais distintas das encontradas atualmente, e que podem fornecer indícios de parentesco com as espécies atuais. Por isso, os fósseis são considerados importantes testemunhos da evolução. As teorias evolutivas. Várias teorias evolutivas surgiram, destacando-se , entre elas, as teorias de Lamarck e de Darwin. Atualmente, foi formulada a Teoria sintética da evolução, também denominada Neodarwinismo, que incorpora os conceitos modernos da genética ás idéias essenciais de Darwin sobre seleção natural.

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A teoria de Lamarck. Jean-Baptiste Lamarck ( 1744-1829 ), naturalista francês, foi o primeiro cientista a propor uma teoria da evolução. Sua teoria foi publicada em 1809, em um livro denominado Filosofia zoológica. Segundo Lamarck, o principio evolutivo estaria baseado em duas Leis fundamentais: � Lei do uso ou desuso: supõe que o uso freqüente conduz a hipertrofia de partes do

organismo, e o desuso prolongado ocasiona-lhes atrofia. � Lei da transmissão das características adquiridas: supõe que as características

adquiridas pelo uso ou perdidas pelo desuso são transmitidas de geração a geração. Lamarck utilizou vários exemplos para explicar sua teoria. Segundo ele, as aves aquáticas tornaram-se pernaltas devido ao esforço que faziam no sentido de esticar as pernas para evitarem molhar as penas durante a locomoção na água. A cada geração, esse esforço produzia aves com pernas mais altas, que transmitiam essa característica à geração seguinte. Após várias gerações, teriam sido originadas as atuais aves pernaltas. A teoria de Lamarck não é aceita atualmente, pois suas idéias apresentam um erro básico: as características adquiridas não são hereditárias. Verificou-se que as alterações em células somáticas dos indivíduos não alteram as informações genéticas contida nas células germinativas, não sendo, dessa forma, hereditárias. Ser filho de um atleta não garante que a pessoa terá musculatura bem desenvolvida; da mesma forma, os filhos de uma pessoa que perdeu os braços não nascerão sem braços por esse motivo. A Teoria de Darwin – leia com atenção o quadro.

EVOLUÇÃO DO CRÂNIO HUMANO

O crânio humano sofreu um drástico processo de mudanças durante os últimos 3 milhões de anos. A evolução desde o Australopithecus até o Homo sapiens significou o aumento da capacidade craniana (para ajustar-se ao crescimento do cérebro), o achatamento do rosto, o retrocesso do queixo e a diminuição do tamanho dos dentes.

Na opinião dos cientistas, o inacreditável crescimento do tamanho do cérebro pode estar relacionado com a maior sofisticação do comportamento dos hominídeos. Os antropólogos, por sua vez, assinalam que o cérebro desenvolveu sua alta capacidade de aprendizagem e

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raciocínio depois que a evolução cultural, e não a física, mudou a forma de vida dos seres humanos. Observe o quadro a seguir: Os organismos mais bem adaptados são, portanto, selecionados para aquele ambiente.

Os princípios básicos das idéias de Darwin podem ser resumidos no seguinte modo: • Os indivíduos da mesma espécie apresentam variações em todos os caracteres, não

sendo, portanto, idênticos entre si; • Todo organismo tem grande capacidade de reprodução, produzindo muitos

descendentes, entretanto, apenas alguns dos descendentes chegam à idade adulta; • O número de indivíduos de uma espécie é mantido constante ao longo das gerações; • Há uma grande “luta” pela vida entre os descendentes, pois apesar de nascerem

muitos indivíduos poucos atingem a maturidade, o que mantém constante o número de indivíduos pela espécie.

• Na “luta” pela vida, organismos com variações favoráveis as condições do ambiente onde vivem têm maiores chances de sobreviver, quando comparados aos organismos com variações menos favoráveis;

• Os organismos com essas variações vantajosas têm maiores chances de deixar descendentes, como há transmissão de caracteres de pais para filhos, estes apresentam essas variações vantajosas;

• Assim, ao longo das gerações, a atuação da seleção natural sobre os indivíduos mantém ou melhora o grau de adaptação destes ao meio.

Moderna teoria sintética da evolução. A teoria sintética da evolução, também conhecida como neodarwinismo, ensina que no curso evolutivo atuam cinco processos básicos: mutação gênica, alterações cromossômicas, recombinação genética, seleção natural e isolamento reprodutivo. Os três primeiros processos determinam as variações que aparecem nos organismos. A seleção natural e isolamento reprodutivo orientam as variações dos organismos de acordo com as adaptações necessárias à sobrevivência.

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As bases da hereditariedade

Veja se você consegue dobrar sua língua formando um "U", como mostra a figura.

Algumas pessoas conseguem, outras não. E não se trata de uma questão de treino ou aprendizagem: mesmo tentando, algumas pessoas simplesmente não vão conseguir dobrar a língua desse modo.

Essa é uma entre muitas características hereditárias, isto é, con-troladas por genes que são transmitidos de pais para filhos.

Neste módulo, você irá compreender alguns dos "segredos" da hereditariedade: como os genes são transmitidos e por que os filhos são semelhantes aos pais.

Os genes e as características

O organismo de pessoas albinas não produz melanina, uma subs-tância que dá cor à pele e aos cabelos. Isso quer dizer que elas têm pele e cabelos bem claros.

Conseqüentemente, são muito sensíveis ao sol, podem sofrer de queimaduras e devem sempre usar filtro solar para se prevenir contra o câncer de pele.

O albinismo é uma característica hereditária ou genética: é con-trolado por genes. Mas... como os genes fazem uma pessoa ser albina?

A melanina é produzida em nosso organismo a partir de uma

série de transformações químicas que ocorrem na célula. E todas as transformações do corpo são facilitadas por proteínas especiais, as enzimas. A pessoa albina não possui uma das enzimas que controlam a produção de melanina. Em outras palavras: não possui os genes que fazem a célula fabricar essa enzima. O albino recebe dos pais um gene diferente do gene das pessoas não-albinas. Dizemos, então, que o albinismo é uma característica hereditária. Além do albinismo, há muitas outras características hereditárias, como a capacidade de dobrar ou não a língua em forma de "U", a cor dos olhos, a altura, a forma do queixo, a tendência a ter certas doenças, etc. Em resumo, os genes contêm "receitas" ou "instruções" para fabricar proteínas. E as proteínas, por sua vez, executam diversas funções no organismo e são responsáveis por muitas características dos seres vivos. Onde estão os genes

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Os genes estão situados no núcleo das células, cada célula do nosso corpo possui no interior do núcleo um conjunto de fios, os cro-mossomos. O cromossomo é formado por milhares de genes. No total, cada célula de nosso corpo tem cerca de 30 mil genes. Por sua vez, o gene é formado por uma substância química chamada ácido desoxirribonucléico: o DNA.

Cada espécie tem o seu conjunto típico de cromossomos. Na espécie humana, há 46 cromossomos em cada célula; no rato, há 40.

Você pode ver o conjunto de cromossomos típico da espécie humana. Na figura, os cromosso-

mos estão arrumados em ordem decrescente de tamanho, do maior para o menor (exceto o último).

Você pode notar um dado importante: os cromossomos ocorrem aos pares. Para cada cromossomo há um outro muito parecido com ele, com a mesma forma e o mesmo tamanho.

Nos gametas não há pares de cromossomos. Cada gameta contém apenas a metade do número de cromossomos das outras células do corpo. Assim, o espermatozóide e o óvulo têm, cada um, 23 cro-mossomos. Quando os gametas se unem (fecundação), forma-se a célula-ovo, com 46 cromossomos. A metade desse número veio do pai; a outra metade, da mãe.

A formação de novas células

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Você deve estar se perguntando: "Como ocorre a formação de todo o corpo humano a partir da célula-ovo?".

Antes de qualquer célula se dividir, cada cromossomo se duplica. Isso significa que cada gene do cromossomo comanda a produção de uma cópia de si mesmo. Com a duplicação dos cromossomos, a divisão da célula-ovo origina duas células-filhas com os mesmos 46 cromossomos da célula original. E todo o processo se repete, formando as outras células do corpo.

Nos testículos e nos ovários são produzidos, respectivamente, espermatozóides e óvulos. Essas células — chamadas gametas — são produzidas por .um tipo especial de divisão e possuem a metade do número de cromossomos da célula-ovo e da maioria do nosso corpo.

Duplas de cromossomos e de genes: cada característica é controlada por, pelo menos, um par de genes. Vamos estudar um exemplo: o caso do lobo da orelha. Observe.Em determinado ponto de um cromossomo existe um gene que controla uma característica da orelha. No outro cromossomo do par, no mesmo ponto, existe também um gene que controla essa característica.

Uma pessoa pode apresentar no par de cromossomos dois genes iguais ou dois diferentes. Por exemplo, dois genes que determinam lobo de orelha preso; ou dois genes que determinam lobo de orelha solto; ou ainda um gene para lobo de orelha preso num cromossomo e, no outro, um gene para lobo de orelha solto. Então você pode estar imaginando; "Como será a orelha da pessoa que tem dois genes diferentes?".

Ela terá o lobo da orelha solto. Dizemos que o gene responsável pelo lobo solto é dominante, enquanto o gene responsável pelo lobo preso é recessivo.

O gene recessivo é representado sempre por uma letra minúscula, que é a letra inicial do nome da característica que ele determina. O gene dominante é representado pela mesma letra, só que maiúscula.

No caso do albinismo, há um gene dominante (que podemos chamar de A) que faz a pessoa ter melanina e um gene recessivo (o gene a) que faz a pessoa não produzir essa substância. A pessoa albina tem

dois genes a: é então representada como aa. Já as não-albinas podem ter dois genes A, sendo representadas por AA, ou um gene A e outro a, sendo representadas por Aa.

Há várias características humanas em que ocorre a influência de genes dominantes e recessivos.

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Em outros casos, porém, um gene não domina o outro. Uma pessoa do grupo sanguíneo AB. por exemplo, tem em suas células um gene A e um gene B. Nesse caso, dizemos que há ausência de dominância entre esses dois genes.

A transmissão dos genes dos pais para os filhos.

Genética é a ciência que estuda as leis da hereditariedade. Com os conhecimentos que temos de genética, podemos compreender como algumas características hereditárias são transmitidas e até prever qual a chance de um casal ter um filho com determinada característica. Veremos apenas dois exemplos para você ter uma idéia de como isso pode ser feito. Vamos supor que um homem com dois genes para lobos soltos (representado por PP) case-se com uma mulher com dois genes para lobos presos (representada por pp). Em outras palavras, tanto o homem quanto a mulher têm pares de genes iguais. Como poderia ser um filho desse casal em relação ao lobo da orelha?

Lembre-se de que os gametas têm a metade do número de cromossomos e genes das outras células. Portanto, os espermatozóides do homem terão apenas um gene para lobo da orelha, que no caso é P.

O gene que determina lobo de orelha solto é dominante,

enquanto o gene que determina lobo de orelha

preso é recessivo.

As pessoas com dois genes iguais (AA ou aa) são

chamadas homozigotas dois genes diferentes (Aa). São chamadas heterozigotas.

Homem PP e

Mulher pp Tem filhos

Pp

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Os espermatozóides do homem serão representados então por P. Pelo mesmo raciocínio, vamos representar os óvulos da mulher por p. Nesse caso, é fácil determinar como serão os filhos do casal: todos resultarão da fecundação de um óvulo com o gene p por um espermatozóide com o gene P. Portanto, eles serão Pp e terão lobos soltos, já que o gene P é dominante. E como poderão ser os filhos de um homem Pp (lobo solto) com uma mulher pp (lobo preso)? Observe que a mulher produz tipo de óvulo, todo um o gene p. Já o homem, nesse caso, produz dois tipos de espermatozóides: a metade do número de espermatozóides terá o gene P,ea outra metade, o gene p.

E como será o filho do casal? Tudo vai depender do espermatozóide que penetrar primeiro no óvulo. Se for um espermatozóide P, o filho será Pp — lobo da orelha solto. Mas, se for um espermatozóide p, o filho será pp e terá lobo preso. A chance ou probabilidade de um espermatozóide com o gene P “ganhar a corrida" e fecundar o óvulo é a mesma que a de um espermatozóide com o gene p. Por isso, nesse caso, a probabilidade

de nascer um indivíduo Pp é a mesma de nascer um indivíduo pp — 50%.

Agora responda à seguinte questão: você acha que um homem e uma mulher que não são albinos podem ter um filho albino?

Você já sabe que no caso do albinismo há um gene dominante que faz a pessoa produzir melanina — que podemos chamar de gene A — e um gene recessivo que não produz melanina — o gene a. Isso pode acontecer se tanto o homem quanto a mulher tiverem um gene para albinismo. Em outras palavras, se ambos forem Aa, poderão ter um filho aa.

Sardas e covinhas no queixo: exemplas de características aparentes determinadas por

genes dominantes. Já o cabelo ruivo é definido por

Homem Pp e Mulher pp: os filhos podem ser Pp ou pp.

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O trabalho de Mendel As primeiras descobertas sobre hereditariedade ocorreram bem antes de se ter noção do significado da palavra gene.

Tudo começou com o trabalho do monge Gregor Mendel. Na época de Mendel, ainda se acreditava que a explicação para a semelhança entre pais e filhos estava em uma mistura de sangues do pai e da mãe. Um homem alto casado com uma mulher baixa, por exemplo, iria originar, em geral, filhos com altura intermediária entre os dois, de acordo com a teoria da mistura dos sangues. Mendel, porém, não estudou características humanas. Ele realizou um grande número de cruzamentos entre ervilhas em um jardim do mosteiro e analisou como as diversas características se distribuíam entre um grande número de descendentes. Ele cruzava, por exemplo, ervilhas de semente amarela com as de semente verde; ervilhas de semente lisa com as de semente enrugada, e assim por diante. Nesses cruzamentos, Mendel percebeu que variedades amarelas cruzadas entre si podiam originar ervilhas verdes. Portanto, alguma coisa responsável pela cor verde podia existir nas ervilhas amarelas. Sem ter noção do que seriam genes ou cromossomos, Mendel tentou explicar seus resultados supondo que cada ervilha carregava dois "fatores" responsáveis por determinada característica.

Supôs também que os gametas de cada planta possuíam apenas um fator para cada característica. E descobriu também que o efeito de um fator podia dominar o do outro. O trabalho de Mendel foi publicado em 1866, mas não recebeu a atenção devida. Só em 1900 seu trabalho foi redescoberto por outros cientistas. A partir daí, Mendel foi considerado o "pai da genética". Menino ou menina? O sexo de uma pessoa é determinado por um par de cromossomos chamados cromossomos sexuais. Genes situados nesses cromossomos determinam se o embrião vai desenvolver testículos ou ovários. Os testículos e os ovários, por sua vez, fabricam hormônios masculinos e femininos, respectivamente, que con-

trolam diversas características sexuais do homem e da mulher. As mulheres apresentam dois cromossomos sexuais, chamados cromossomos X. Já o homem apresenta um cromossomo X e um cromossomo Y, este com tamanho bem menor que o cromossomo X.

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Os óvulos que as garotas começam a produzir na puberdade contêm, todos eles, um cromossomo X. Já a metade dos espermatozóides produzidos pelo garoto terá um cromossomo X, enquanto a outra metade será portadora do cromossomo Y. Agora veja o que pode acontecer na fecundação: • o óvulo é fecundado por um espermatozóide X — a célula-ovo dará origem a uma menina (XX): • o óvulo é fecundado por um espermatozóide Y — a célula-ovo dará origem a um menino (XV).

Entenda melhor esse processo observando a figura. Portanto, o sexo da criança é determinado pelo espermatozóide no momento da fecundação, já que o óvulo tem sempre o cromossomo X. Os genes e o ambiente A cor dos olhos e o grupo sanguíneo de uma pessoa são exemplos de características determinadas apenas pelos genes. Mas o ambiente também influencia muitas características. Na maioria dos casos, uma característica

é influenciada tanto pelos genes quanto pelo ambiente. Uma pessoa com genes para pouca melanina, por exemplo, terá a pele clara. Se ela se expuser muito ao sol poderá ficar mais morena, mas nunca chegará a ter pele negra, já que não tem genes para produzir uma grande quantidade de melanina. É preciso compreender também que o efeito de um gene pode ser modificado pelo ambiente. Uma pessoa que tenha uma tendência genética para a obesidade, por exemplo, pode manter um peso ideal controlando sua alimentação. Nesse caso, um fator ambiental, a alimentação, impede que um possível efeito genético apareça.

Nos homens, a metade

do número de espermatozóides tem o cromossomo X e outra

metade tem o cromossomo Y. Já nas

mulheres, todos os óvulos têm apenas o

cromossomo X.

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Problemas genéticos Algumas pessoas nascem com um gene que não comanda a produção de certas enzimas e por isso, podem ter problemas. Esses problemas, considerados genéticos, são, muitas vezes, diagnosticados por meio de exames simples. Um exame é o teste do pezinho, feito a partir do segundo dia de vida, de preferência antes do fim da primeira semana. Nesse teste, uma gota de sangue do pé do bebê é analisada em laboratório para verificar a presença de algumas doenças. Em certos casos, a doença pode ser prevenida por meio de dietas ou medicamentos. Ocasionalmente, pode ocorrer a formação de gametas com cromossomos a mais ou a menos. Essas falhas originam crianças com um número de cromossomos diferente de 46, o que, em geral, traz diversos problemas. Um desses casos é a síndrome de Down: as crianças nascem com três cromossomos do tipo 21, o que provoca retardamento mental, entre outros problemas.

Descobrindo problemas genéticos Em muitos casos, é possível descobrir quais os riscos que um casal corre de ter um filho com problemas genéticos. Esse trabalho é feito por um especialista em aconselhamento genético. Lembre-se de que, se o problema for causado por um gene recessivo, os pais podem não apresentar essa característica, mas ela poderá se manifestar no filho. O especialista considera se o problema apareceu entre os pais, avós e outros parentes do casal. Alguns exames permitem descobrir certos problemas genéticos na criança, antes do nascimento. Um deles é a amniocentese que pode ser feita a partir da 14a ou 16- semana de gestação. O médico retira com uma agulha um pouco do líquido amniótico, que contém células do feto. As células são examinadas para verificar se há anormalidade nos cromossomos, como a que ocorre na síndrome de Down, ou outros problemas. Como esses exames envolvem um pequeno risco de aborto (entre 0,5 e 2%), eles são indicados apenas em certos casos, como os de gravidez em mulheres com mais de 35 anos, ou que já tiveram filhos com síndrome de Down, ou ainda com problemas genéticos na família. Decifrando e controlando os genes O conhecimento que acumulamos ao longo do tempo sobre os genes nos deu uma ferramenta com aplicações incríveis: a engenharia genética. Vamos conhecer melhor essa técnica. Os organismos transgênicos A engenharia genética desenvolveu técnicas especiais que tornam possível a passagem de genes de um organismo para outro — como se estivéssemos fazendo um "transplante genético". Vamos ver um exemplo: conseguimos introduzir em bactérias o gene humano responsável pela produção de insulina. Quando a bactéria recebe o gene para a insulina, passa a seguir as "instruções" desse gene e começa a produzir insulina idêntica à humana. Além disso, quando a bactéria se reproduz, o gene se duplica junto com o DNA da bactéria. O resultado é que em pouco tempo, temos bilhões de bactérias produzindo insulina humana.

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Por meio desse processo, é possível fabricar diversos hormônios, vacinas e outras proteínas importantes para tratar doenças.

Foram implantados também genes em animais e plantas, produzindo os chamados organismos transgênicos. Assim, alguns porcos receberam genes para hormônios de crescimento de outras espécies, passando a ter uma carne mais musculosa e menos gordurosa; plantas como a soja receberam genes capazes de dar resistência contra herbicidas, tomando mais fácil e eficiente o seu cultivo. Os riscos dos transgênicos Apesar das vantagens oferecidas pelos avanços no campo da engenharia genética, algumas de suas aplicações podem trazer riscos. O caso da soja e do milho transgênico levanta polêmicas. Certos estudiosos acreditam, por exemplo, que os genes implantados em determinados vegetais para dar resistência contra agrotóxicos podem ser transmitidos a outras plantas. E, com o tempo, é possível que se desenvolvam ervas daninhas também resistentes, resultando em desequilíbrios ecológicos.

A resistência da planta transgênica a agrotóxicos pode levar os agricultores a exagerarem no uso desses produtos, o que também afetaria o equilíbrio ecológico da região e poderia provocar a conta-minação do alimento para o consumidor. Há um outro ponto desfavorável a considerar: a preferência por um único tipo de planta transgênica, em detrimento de variedades naturais, pode colaborar para reduzir a biodiversidade. Os estudos mostram que o consumo de transgênicos não causa danos à saúde humana — pelo menos a curto prazo. Algumas pessoas, no entanto, podem ser alérgicas às novas proteínas contidas nesses produtos. Por tudo isso, enquanto determinados países consomem sem restrições os produtos transgênicos, outros impõem certos limites e preferem realizar mais estudos para conhecer melhor os riscos. Acham, inclusive, que o consumidor tem o direito de saber que está consumindo um produto feito com plantas ou animais geneticamente modificados e, por isso, obrigam a inscrição de um aviso no rótulo do produto.

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A terapia gênica Entre os seres humanos está em desenvolvimento a terapia gênica, que consiste em "reprogramar" células de uma pessoa para curar doenças genéticas. Algumas pessoas, por exemplo, têm um problema genético que as torna incapazes de produzir anticorpos. Desse modo, elas ficam sem defesas contra doenças infecciosas. Na terapia gênica. o gene defeituoso é retirado dos glóbulos brancos e um gene normal é implantado, de modo que o sistema de defesa da pessoa volte a fun-cionar. Essa terapia, no entanto, ainda está em fase experimental. A identificação pelo DNA O DNA de uma pessoa pode ser usado também como uma espécie de "impressão digital". Isso quer dizer que é possível identificar uma pessoa pelo exame do código genético de qualquer célula de seu corpo. Essa técnica permite, por exemplo, identificar um criminoso pelo exame de fios de cabelo, de vestígios de sangue ou esperma encontrados no local do crime. E permite também avaliar se um homem é o pai de uma criança nos processos de paternidade. Em muitos casos, para fins práticos, a chance de acerto é muito próxima a 100%. O mapa dos genes O desenvolvimento da engenharia genética também possibilitou o Projeto Genoma Humano, que tem por objetivo descobrir o "endereço" de cada gene, isto é, a localização exata do gene no cro-mossomo, e desvendar também a sua estrutura química. Com isso, espera-se identificar os genes que causam doenças hereditárias, por exemplo. Abre-se o caminho para o desenvolvimento de testes que permitam prever se uma pessoa terá ou não determinada doença genética, facilitando também o seu tratamento.

Além de provocar uma revolução na biologia, essas descobertas levantam uma série de questões de ordem moral, social, econômica e política. É importante que todos nós estejamos bem informados sobre os avanços dessas técnicas, para que a nossa sociedade possa tomar decisões a respeito de como o conhecimento científico deve ser utilizado.

Em sua opinião, o que é mais importante para melhorar a saúde da maior parte da população e evitar muitas das doenças de países em desenvolvimento, como o Brasil? Seria o investimento em tratamentos avançados, como a engenharia genética? Ou as medidas ligadas à saúde pública, como o acesso à água tratada e à rede de esgotos, o combate à desnutrição e às drogas? O termo clone indica Indivíduos surgidos a partir da reprodução assexuada de outros indivíduos.

A clonagem Em 1997, nascia Dolly, a primeira ovelha clonada a partir de uma célula adulta. Pesquisadores escoceses uniram uma célula da glândula mamária de uma ovelha de "cara branca" (ovelha Finn

Dorsett) com um óvulo — do qual foi retirado o núcleo — de uma ovelha de "cara preta" (Scotírsh blackface). A célula resultante foi implantada no útero de outra ovelha de "cara preta". Observe a figura. Nasceu, então, Dolly, uma ovelha de "cara branca", que é um clone daquela que forneceu a célula da glândula mamária. No final de 1998, pesquisadores japoneses, utilizando uma técnica mais eficiente, produziram dezenas de vacas clonadas de animais adultos. Eles trataram células do sistema reprodutor de uma vaca adulta, retiraram seus núcleos e os implantaram em óvulos de outra vaca, que tiveram seus núcleos removidos.

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Por meio dessa técnica, é possível clonar, por exemplo, todo um rebanho a partir de um único animal com carne de boa qualidade.

Outra aplicação para a clonagem consiste em produzir cópias de animais transgênicos, isto é, portadores de genes que produzem proteínas importantes para o homem, como medicamentos e hormônios. Os animais seriam então fábricas vivas de remédios e outros produtos. No entanto, a criação de Dolly levantou logo intensas discussões. Seria possível fazer cópias de seres humanos, criando, por exemplo, crianças idênticas a um adulto? Do ponto de vista legal, seria possível realizar experimentos desse tipo com seres humanos? Quais as conseqüências morais desse ato? Mesmo em meio a tanta polêmica, alguns países estudam a pos-sibilidade de permitir a clonagem para fins especiais de transplante. Nesse caso órgãos e tecidos seriam desenvolvidos a partir das células da pessoa que necessita de transplante — isso evitaria os problemas de rejeição. Mas, muitos governos, inclusive o brasileiro, têm leis que proíbem a clonagem de células humanas, tanto para gerar clones quanto para desenvolver pesquisas médicas.

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do grego oikos=casa; logos=estudo).

Ecologia

É muito comum lermos nos jornais, revistas ou assistirmos na televisão, reportagens que denunciam a destruição do ambiente: derramamento de petróleo, queimadas, lixos, vazamentos de indústrias e tantos outros que ocorrem praticamente todos os dias. Todos esses assuntos são relacionados à ecologia e aos ecologistas e ambientalistas.

"Por ecologia entendemos a totalidade da ciência das relações do organismo com o meio ambiente, compreendendo, no sentido amplo, todas as condições de existência".

Em outras palavras:

Ecologia é a parte da Biologia que se encarrega de estudar todas as interações dos seres vivos uns com os outros e com o meio ambiente.

Em 1967, na França, a palavra ecologia ganhou popularidade em nível internacional, por causa de um acidente com o petroleiro Torrey Canion. Já não era sem tempo, pois a humanidade precisava se conscientizar da necessidade cada vez maior de preservar os ambientes naturais, como forma de garantir a sobrevivência das espécies vivas, inclusive a nossa. O derramamento de petróleo por acidentes com petroleiros, a conseqüente mortandade de toneladas de peixes, as praias interditadas em virtude de poluição, a devastação de florestas, a iminente extinção de espécies diversas, a água e os alimentos contaminados, os vazamentos nucleares, a liberação de gases venenosos para a atmosfera são, entre tantos outros, fatos corriqueiramente noticiados, cujos efeitos colocam em risco o equilíbrio natural dos sistemas ecológicos. O homem, infelizmente, vem saqueando e agredindo a natureza, poluindo e exterminando seres vivos e recursos naturais. Por isso, a ecologia pode ser considerada a ciência da sobrevivência. Na visão ecológica, o homem é retirado de sua posição de centro do universo, para ser apenas uma espécie entre tantas outras. Porém, como animal racional, temos a obrigação de reconhecer os danos praticados e restabelecer o equilíbrio da natureza, já tão abalado.

Alguns conceitos básicos para você compreender mais. População. Conjunto de organismos da mesma espécie, que ocupam uma determinada área na mesma unidade de tempo.

Comunidade ou biocenose. Conjunto de todos os organismos estabelecidos numa determinada área. A comunidade é constituída pela somatória das populações presentes

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num determinado local (biótipo). Pode ser representada pelos habitantes de uma floresta, de um campo, de um lago, de um rio, de uma cidade, etc.

Ecossistema. Conjunto formado pela comunidade e pelo meio ambiente. O ecossistema - considerado a unidade ecológica básica - compreende o conjunto das influências mútuas existentes entre a comunidade ou biocenose e o mundo físico ou biológico.

Biosfera. Conjunto formado por todos os ecossistemas da Terra, o termo biosfera significa literalmente "esfera de vida". Constitui a porção do planeta habitada por qualquer tipo de ser vivo.

Componentes de um ecossistema Foi por volta de 1935 que surgiu o moderno conceito de ecossistema: unidade ecológica básica, formada por componentes bióticos e abióticos. Os componentes bióticos compreendem todos os seres vivos que vivem numa determinada área. Os abióticos constituem os fatores ambientais - como luminosidade, temperatura, disponibilidade de água, tipos de solo, etc. - que atuam sobre os seres vivos. Num ecossistema equilibrado e independente, os componentes bióticos podem ser agrupados em produtores (ou autótrofos), consumidores (ou heterótrofos) e decompositores, como veremos detalhadamente a seguir.

a) Os componentes bióticos Em qualquer ecossistema da biosfera, um determinado componente biótico deverá pertencer a uma das seguintes categorias, que estudaremos a seguir: • Produtores; • Consumidores; • Decompositores.

1-Produtores ou autótrofos A manutenção de vida num organismo é conseguida a partir da energia química acumulada nos compostos orgânicos que constituem os alimentos. As formas de vida capazes de fabricar esses alimentos, através de substâncias inorgânicas simples obtidas do meio ambiente, são denominadas produtores ou autótrofos. Conforme a fonte de energia utilizada na síntese de matéria inorgânica, os produtores podem ser classificados em:

• fotossintetizantes - obtêm energia da luz solar; • quimiossintetizantes - obtêm energia de substâncias químicas oxidadas.

Nos ecossistemas aquáticos, os principais produtores são representados pelas algas fotossintetizantes que integram o fitoplâncton (organismos flutuantes de natureza vegetal). Nos ecossistemas terrestres, os produtores são representados pelas plantas clorofiladas.

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2- Consumidores ou heterótrofos Compreendem os organismos incapazes de produzir seu próprio alimento. Em vista disso, nutrem-se dos produtores ou de outros consumidores.

Assim, considerando um campo onde vivem gramíneas, gafanhotos, preás, cobras e gaviões: as gramíneas representam os organismos produtores; gafanhotos e preás, que se nutrem de plantas, constituem os consumidores primários; as cobras, alimentando-se dos preás, são consumidoras secundárias; os gaviões, que podem comer preás e cobras, atuam como consumidores secundários e terciários. 3- Decompositores São consumidores muito especiais, uma vez que se nutrem de plantas e animais mortos. Esses organismos, geralmente microscópicos (bactérias e fungos), desagregam a matéria orgânica morta, transformando-a em compostos inorgânicos simples que são devolvidos ao meio ambiente e podem ser reutilizados pelos produtores.

Essa verdadeira demolição dos compostos orgânicos, chamada decomposição ou mineralização, é fundamental para a reciclagem da matéria e faz dos decompositores as grandes "usinas processadoras de lixo" do mundo. A ação decompositora, portanto, impede que o planeta fique inteiramente recoberto por uma camada orgânica morta, fato que inviabilizaria a existência da vida na Terra.

b) Os componentes abióticos Alguns dos mais importantes componentes abióticos são: • Temperatura; • Água; • Luz.

Teia alimentar

O conjunto de cadeias alimentares que interagem num ecossistema é denominado teia alimentar. Cadeia Alimentar O fluxo contínuo de alimento - isto é, de energia e matéria - dos produtores até os decompositores, passando ou não pelos consumidores. Esse processo é denominado cadeia alimentar.

Níveis tróficos da cadeia alimentar Vamos considerar isoladamente as três seguintes cadeias alimentares: • gramíneas ⇒ decompositores; • gramíneas ⇒ preás ⇒ decompositores; • gramíneas ⇒ preás ⇒ cobras ⇒ decompositores. Cada componente da cadeia, representando um grupo de seres vivos, é denominado nível trófico. Assim, na cadeia gramíneas ⇒ preás ⇒cobras ⇒decompositores:

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• as gramíneas formam o primeiro nível trófico; • os preás representam o segundo nível trófico; • as cobras são o terceiro nível trófico; • os decompositores formam o quarto nível trófico.

Observe que uma cadeia alimentar inicia-se sempre com os produtores e termina sempre com os decompositores. Entretanto, por ser implícita a atuação efetiva dos decompositores, é comum não representar esses organismos numa cadeia alimentar.

Os ciclos da terra, leia o quadro abaixo:

Poluição A poluição do ar é a contaminação da atmosfera por resíduos ou produtos secundários gasosos, sólidos ou líquidos, que podem pôr em risco a saúde do homem e a saúde e bem-estar das plantas e animais, atacar diferentes materiais, reduzir a visibilidade ou produzir odores desagradáveis. Cada ano, os países industrializados produzem milhões de toneladas de poluentes. O nível pode ser expresso em termos de concentração atmosférica (microgramas de contaminante por metro cúbico de ar) ou, no caso dos gases, em partes por milhão, ou seja, o número de moléculas do poluente por milhão de moléculas de ar.

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Muitas substâncias contaminantes provêm de fontes facilmente identificáveis; o dióxido de enxofre, por exemplo, provém das centrais energéticas que queimam carvão ou petróleo.

O efeito estufa é o aquecimento global, leia o quadro abaixo.

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Camada de ozônio Divisões da atmosfera A atmosfera terrestre. Ela é formada por várias camadas de gases, dentre essas camadas, tem uma muito importante e famosa, a camada de ozônio. Sem atmosfera não haveria vida na Terra. A atmosfera é formada por camadas de gases relativamente finas que sustentam a vida e a protegem de radiações perigosas. A camada de ozônio protege a superfície da Terra da perigosa radiação solar chamada ultravioleta. Essa radiação pode fazer surgir câncer de pele e reduzir a resistência humana às infecções. Proteger a camada de ozônio é um dos maiores desafios para a humanidade. O problema

é grave e urgente. Mas não escapou totalmente do controle, pois a camada de ozônio existe e algumas atitudes estão sendo tomadas para evitar futuros problemas mais

graves.

A camada de ozônio está sendo destruída por gases industriais conhecidos como CFC (clorofluorcabonos). Muitos produtos comtêm esse gás. Ele é aplicado em aerossóis, como os inseticidas de uso doméstico, aparelhos de refrigeração e na composição do

isopor.

As indústrias estão, aos poucos, substituindo esse gás. O isopor também está sendo substituído por outros materiais.

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Como cidadãos, podemos participar desta luta comprando produtos que não possuem este gás e evitando embalagens de alimentos e outros produtos feitas de isopor. Mais informações: Os gases tóxicos Já vimos que os gases participam com uma quantidade mais ou menos definida na composição do ar. Somente quando há excesso de diferentes gases tóxicos na atmosfera é que dizemos que o ar está poluído. Vamos, a seguir, estudar alguns dos gases tóxicos que poluem a atmosfera. Monóxido de carbono: pode causar a morte O monóxido de carbono é um gás inodoro (sem cheiro) e incolor. Geralmente é o principal po-luente da atmosfera das zonas urbanas. É produzido sempre que ocorre queima de algum combustível que contenha o elemento químico carbono. Ao ser inspirado, o monóxido de carbono chega até os pulmões e daí passa para o sangue, penetrando no interior das hemácias, ou glóbulos vermelhos. Então combina-se com uma subs-tância chamada hemoglobina, responsável pelo transporte e pela distribuição de gás oxigênio para todos os órgãos do nosso corpo. Uma vez combinada com o monóxido de carbono, a hemoglobina torna-se inutilizada para o transporte de oxigênio. Admite-se que a exposição prolongada de um indivíduo a baixas quantidades (concentra-ções) de monóxido de carbono pode provocar males diversos, como enfraquecimento de vasos sanguíneos, náuseas e diarréias. Em altas concentrações, esse gás provoca a morte do indivíduo por asfixia. Gás carbônico e efeito estufa O gás carbônico é um dos componentes da atmosfera terrestre, da qual participa com uma porcentagem normal de 0,04%. O gás carbônico é um gás muito importante para a vida na Terra, já que é utilizado como "matéria-prima" na fotossíntese. A concentração desse gás vem aumentando na atmosfera, principalmente a partir da queima dos combustíveis fósseis e seus derivados (carvão, petróleo). Vimos também que esse aumento na concentração de gás carbônico na atmosfera pode provocar o chamado efeito estufa. Assim, apenas para relembrar. Dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio: irritações e chuva ácida Ao andar por uma rua em que a circulação de automóveis é muito grande, as pessoas podem sentir um certo ardor nos olhos. Esse ardor foi provocado muito provavelmente pelo dióxido de enxofre, que, além de irritar os olhos, irrita também o nariz, a garganta e os brônquios. Nas zonas urbanas, o dióxido de enxofre e os óxidos de nitrogênio aparecem na atmosfera principalmente em conseqüência da queima dos combustíveis fósseis e seus derivados.

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Na atmosfera, depois de várias reações, o dióxido de enxofre e os óxidos de nitrogênio for-mam ácido sulfúrico e ácido nítrico. Ambos são trazidos de volta à superfície terrestre através das chuvas. Formam-se, assim, as chamadas chuvas ácidas. Chuva ácida: chuva ácida pode causar danos às culturas agrícolas, reduzindo a produtividade das plantações. Além disso, provoca o envenenamento de rios e de outros ambientes aquáticos, causando a morte de peixes. Contribui ainda para a corrosão de carros, mármores, etc. Clorofluorcarbono: a camada de ozônio em perigo O clorofluorcarbono ou CFC ou, ainda, gás freon foi criado em 1928, revelando-se um excelente refrigerador; por isso, foi largamente utilizado na indústria de refrigeração (geladeiras e aparelhos de ar condicionado). Mas passou também a ser empregado em muitos aerossóis (sprays) e como matéria-prima na fabricação de plásticos porosos, usados nas embalagens de ovos, sanduíches e alimentos congelados. A camada de ozônio funciona como um escudo protetor que filtra o excesso de raios ultravioleta emitidos pelo Sol. Admite-se que o CFC, além de outras substâncias, como o gás metano, tenha efeito destrutivo sobre a camada de ozônio. Acredita-se que a diminuição da camada de ozônio deva provocar uma considerável alteração do clima na Terra. Além disso, a maior incidência da radiação ultravioleta sobre a superfície terrestre deverá aumentar o número de casos de câncer de pele nos seres humanos. Supõe-se ainda que a fotossíntese seja prejudicada, tanto nas plantas terrestres como nas aquáticas. Esse fato, então, deverá alterar o equilíbrio das diversas cadeias alimentares da natureza. Substituição do CFC existe um acordo internacional — chamado Protocolo de Montreal— entre vários países que se comprometem a substituir o CFC (clorofluorcarbono) por outros produtos não poluentes do ar. O Brasil aderiu ao acordo. Abaixo o isopor! Além de conter CFC, o isopor: • não é degradável nem reciclável; • ocupa muito espaço em relação a seu peso, congestionando os lixões das grandes cidades. O CFC também ameaça a vida marinha, pois o isopor flutua nos oceanos; partindo-se em pequenos pedaços, pode ser confundido com alimento pêlos peixes e outros animais marinhos.

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CICLOS BIOGEOQUÍMICOS O que são ciclos biogeoquímicos?

Todos os seres vivos, dos mais rudimentares aos mais complexos, são formados por incontáveis milhões de elementos químicos que se agrupam de maneira a constituir a matéria viva. Antes da existência de qualquer um de nós, esses elementos já existiam na natureza, sob alguma forma e em algum lugar, da mesma maneira que continuarão existindo após a nossa morte. No processo de formação dos seres vivos, a "mãe-Terra" apenas "empresta" matéria para a organização do corpo de seus filhos; essa matéria será um dia devolvido ao meio ambiente, demolida pela ação dos decompositores (no caso de material orgânico) e poderá ser reciclada, ou seja, reutilizada na construção da matéria viva de um outro ser vivo qualquer. Esses movimentos cíclicos de elementos e substâncias, passando do mundo vivo para o mundo físico e vice-versa, constituem os ciclos biogeoquímicos. Destacaremos os ciclos do carbono, do nitrogênio, do oxigênio e da água.

Os elementos químico carbono, nitrogênio, hidrogênio e oxigênio perfazem juntos cerca de 96% da matéria viva. Por isso, são denominados elementos organógenos, ou seja, formadores de organismo.

1. Ciclo do carbono Presente na estrutura de todas as moléculas orgânicas, o carbono é, portanto, essencial para a vida. Na natureza, o carbono encontra-se à disposição dos seres vivos: • na atmosfera, em forma de CO2 (gás carbônico); • dissolvido na água. Através da fotossíntese, o CO2 é fixado e transformado em matéria orgânica pelos produtores. Os consumidores somente adquirem carbono através da nutrição. Tanto os produtores como os consumidores, porém, perdem carbono da mesma forma, através: • da respiração - que libera CO2 para o ambiente; • da cadeia alimentar - ao servir de alimento para um organismo qualquer; • do fornecimento de material que fará parte da constituição do húmus (detritos

orgânicos), pela morte do organismo ou de parte dele. No caso dos animais, principalmente, há eliminação de carbono também através da excreção e de resíduos digestivos. Os decompositores atuam sobre os detritos orgânicos liberando CO2, que retorna à atmosfera e se reintegra a seu reservatório normal.

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2. Ciclo do Nitrogênio (N2) O nitrogênio (N2) é um elemento químico que participa da constituição de ácidos nucléicos, proteínas e clorofilas. Compreende-se, assim, a importância do estudo do ciclo desse elemento na natureza. O reservatório natural de N2 é a atmosfera, onde perfaz cerca de 78% do ar. Entretanto, o N2 é uma molécula que não constitui uma fonte de muita importância para a grande maioria dos seres vivos. De fato, com raras exceções, os seres vivos não conseguem (e não precisam) fixar e portanto incorporar à matéria viva o N2 atmosférico.

3. Ciclo do oxigênio O oxigênio molecular (O2), indispensável à respiração aeróbica, é o segundo componente mais abundante da atmosfera, onde existe na proporção de cerca de 21%. O oxigênio pode ser consumido da atmosfera através das seguintes vias: • atividades respiratória de plantas e animais; • combustão; • degradação, principalmente pela ação de raios ultravioleta, com formação de ozônio

(O3); • combinação com metais do solo (principalmente o ferro), formando óxidos metálicos.

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O oxigênio já teria desaparecido da atmosfera há muito tempo, não fosse o contínuo reabastecimento promovido pela fotossíntese, principalmente através do fitoplâncton marinho, considerado o verdadeiro "pulmão" do mundo. Analise a figura que apresenta um esquema do ciclo do oxigênio.

4. Ciclo da água A água que bebemos hoje pode ser a mesma que nossos bisavós beberam. Ou que irrigou o solo da Mesopotâmia há 5000 anos. A imensa quantidade de água da Terra - 5 quatrilhões de toneladas! - é a mesma desde que nosso planeta se formou. O que muda é o lugar onde determinada porção de água se encontra e também o estado físico daquela porção: num momento ela pode estar em estado sólido, como a neve que cobre o pico de uma montanha; aquecida pelo sol, aquela porção sólida de água vai se derretendo e transformando-se em água líquida, que desce a montanha e forma um rio, que vai dar no mar; novamente aquecida pelo sol, a água líquida se evapora sem as impurezas que adquiriu, e assim, no estado de vapor, vai fazer parte do ar atmosférico, até que se transforma em nuvem ou em cristais de gelo, sendo então transportada pelo vento, indo cair em outro lugar como chuva ou flocos de neve, dependendo do clima da região. Componente mais abundante da matéria viva, a água é, portanto, necessariamente reciclada para a garantia de vida do planeta. Assim, a água evapora-se das superfícies aquáticas (principalmente) e terrestres, formando as nuvens. Condensa-se e se precipita na forma de chuva, neve ou granizo

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(pedrinhas de gelo). No solo, a água pode percolar, isto é, atravessar as camadas do solo, atraída pela força da gravidade, e atingir o lençol freático, de onde chega até um rio ou riacho. Parte da água precipitada pode ser retida pelo solo e absorvida pelas plantas, por seu sistema radicular. Nos vegetais, a perda de água ocorre por transpiração, sudação ou transferência alimentar à cadeia de consumidores. Os animais, por sua vez, participam do ciclo ingerindo água diretamente ou indiretamente através dos alimentos. O processo de eliminação é variável, podendo ocorrer através de urina, fezes, respiração, suor, etc.

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BIBLIOGRAFIA

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CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO SUPLETIVA DE VOTORANTIM CEESVO

ESTA APOSTILA FOI ELABORADA PELO PROFESSOR DE BIOLOGIA MARCELO ALVES MORAES

DIREÇÃO

ELISABETE MARINONI GOMES

MARIA ISABEL R. DE C. KUPPER

COORDENAÇÃO

NEIVA APARECIDA FERRAZ NUNES

VOTORANTIM, 2007.

APOIO

PREFEITURA MUNICIPAL DE VOTORANTIM